2012/1 ÖSSZEFOGLALÁS. mesterséges forrásból származó hangimpulzus

Átírás

1 MINŐSÉGBIZTOSÍTÁS QUALITY ASSURANCE EGY ÉRDEKES JÁRTASSÁGI VIZSGÁLAT. AKUSZTIKUS EMISSZIÓS HELYMEGHATÁROZÁS AN INTERESTING ROUND ROBIN TEST DETERMINATION OF POSITION BY ACOUSTIC EMISSION FÜCSÖK FERENC, GERÉB JÁNOS Kulcsszavak: Akusztikus emisszió, jártassági vizsgálat, hely meghatározás Keywords: Acoustic emission, Round Robin Test, determination of position ÖSSZEFOGLALÁS A Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség és a Dunaújvárosi Főiskola Magyar Akusztikai és Ipari Diagnosztikai Vizsgálólaboratóriuma által közösen rendezett II. Akusztikus Emissziós Vizsgálatok Nyomástartó Edényeken című szimpóziumon a résztvevő laboratóriumok jártassági vizsgálaton vettek részt. A résztvevők egy 4,85 m3 űrtartalmú, 15,6 bar üzemi nyomású, cseppfolyós PB gáz tárolására használt, üzemből kivont tartályon végeztek nyomáspróbát, annak felszakadásáig. A nyomáspróba előtt 64 lokalizációs mérést végeztek a tartály felületén. A helymeghatározás eredményét a lokalizáció hibájával jellemeztük és a Z pontszám segítségével értékeltük, melynek alapján mind az öt résztvevő eredményét megfelelőnek minősítettük. BEVEZETÉS A Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség 2011 nyarán meghirdette a negyedik körvizsgálatát, mesterséges forrásból származó hangimpulzus koordináták meghatározását akusztikus emisszióval. A körvizsgálat szervezésének megkezdése előtt nem sokkal lépett hatályba az ISO/IEC Guide 43-1:1997 jelű dokumentumot leváltó MSZ EN ISO/IEC 17043:2010 szabvány [1], amelyik egyértelművé tette a szóhasználatot is. Mivel a laboratóriumok közti összehasonlítást a MAROVISZ a lehető legkorszerűbb és nemzetközileg elismert módszerek szerint kívánja szervezni, ennek a szabványnak a követelményeit alkalmaztuk az akusztikus emisszió eredményeinek értékelése során. Az említett szabványnak megfelelően a következőkben az egyértelmű jártassági vizsgálat (proficiency testing) kifejezést fogjuk alkalmazni a körvizsgálat helyett. A JÁRTASSÁGI VIZSGÁLAT BEMUTATÁSA Vizsgálat koordinátora (ffucsok@maibox.hu), Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség Vizsgálat koordinátora, (janos.gereb@sensophone.hu), Geréb és Társa Műszaki Fejlesztő Kft. A II. Akusztikus Emissziós Vizsgálatok Nyomástartó Edényeken című szimpózium előkészítése közben merült fel az ötlet, hogy a közösen végzett tartályvizsgálat eredményeit egy jártassági vizsgálat követelményeinek megfelelően kellene értékelni. Az akusztikus emissziós vizsgálat sok jellemzője közül nehéz volt olyan mérendő menynyiséget kiválasztani, melynek értékelése egyszerű és könnyen összehasonlítható. A szervezők, némi vita után, a gyakorlat számára fontos helymeghatározást választották az összehasonlítás tárgyának. Ennek nem elhanyagolható előnye, hogy a helymeghatározáshoz használt mesterséges hangforrások helyét ismerjük, és egyszerű hosszméréssel előre meghatározhatjuk koordinátáit. Így ismertek lesznek a vizsgálat valódi értékei, amit az új szabványnak megfelelően kijelölt értéknek (assigned value) nevezünk. Fentiek alapján a jártassági vizsgálat tárgya a mesterséges forrásból származó hangimpulzus koordinátáinak meghatározása, és az akusztikus emissziós értékelés helymeghatározási pontosságának felmérése volt. E cél megvalósításához a résztvevők számára ismeretlen számú mesterséges akusztikus-emissziós jelforrást hoztunk létre egy tartály felületén. A mérés egyalkalmas feladat (single occasion exercise) körülményei között, azaz egyidejű, közös feladat egyszeri megoldásával volt teljesíthető. A jártassági vizsgálat mérését a II. Akusztikus Emissziós Vizsgálatok Nyomástartó Edényeken című kétnapos szimpózium keretei között, október 18.-án rendeztük. A vizsgálat helyszíne a Dunaújvárosi Főiskola Magyar Akusztikai és Ipari Diagnosztikai Vizsgálólaboratóriuma volt, ahol az időjárás is kegyes volt a résztvevőkhöz, és kellemes őszi időben lehetett a méréseket előkészíteni és elvégezni. A szimpóziumon a résztvevők egy 4,85 m3 űrtartalmú, 15,6 bar üzemi nyomású, cseppfolyós PB gáz tárolására használt, üzemből kivont tartályon végeztek nyomáspróbát, annak felszakadásáig. A nyomáspróbára a mérést végző csapatok a szokásos módon készültek fel, majd az elvégzett beállítások után a jártassági vizsgálat szervezői több 34

2 mint hatvan mesterséges akusztikus jelet hoztak létre a tartály felületén. A jártassági vizsgálatban való részvétel nem volt korlátozva, magyarországi és külföldi érdeklődők is részt vehettek a mérésekben. Mint az táblázat. A résztvevők felsorolása táblázatból látható, a vizsgálatban öt laboratórium vett részt, és az előzetes jelzések ellenére, nem volt külföldi labor a jelentkezők között. A résztvevő laboratóriumok neve és székhelye a 1. táblázatban olvasható. Résztvevő neve Székhelye ÁEF Anyagvizsgáló Laboratórium Kft 1112 Budapest, Budaörsi út 45. AETA Mérnökiroda Kft Budapest, Háromszék utca Dunaújvárosi Főiskola MAID Vizsgálólaboratórium 2401 Dunaújváros, Táncsics Mihály út. 1/A R.U.M. Testing Kft Budapest, Batsányi János út. 55. TVK Műszaki Felügyelet Műszaki Vizsgáló Laboratórium 3581 Tiszaújváros, Pf. 20. A szimpóziumot a Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség valamint a Dunaújvárosi Főiskola Magyar Akusztikai és Ipari Diagnosztikai Vizsgálólaboratóriuma szervezte, szponzorok aktív támogatásával. A jártassági vizsgálat nélkülözhetetlen szponzora a Pébé-Coop Gázipari Fejlesztő, Forgalmazó és Gyártó Kft. (Hajdúszoboszló) volt, aki a vizsgálathoz felhasznált tartály adományozta. A tartály fényképe, a felszerelt érzékelőkkel, az 1. ábrán látható. 1. ábra. A tartály a nyomáspróba előtt 35

3 A MÉRÉS VÉGREHAJTÁSA Mint az 1. ábrán látható, a mérés kezdetén a vizsgálat résztvevői rögzítették érzékelő szondáikat a tartály letisztított négy felületén, és egy közösen használt mérőszalaggal ellenőrizzék szondáik koordinátáit. Minden résztvevőnek lehetősége volt, hogy zajtalan tartályon ellenőrizze mérőrendszere megfelelő működését. Az előkészületek után, és a tartály nyomáspróbája előtt, a jártassági vizsgálat szervezői mesterséges hangjeleket hoztak létre a tartály felületén. A mesterséges hangjeleket gerjesztett szondával és ceruzahegy-töréssel, véletlenszerű sorrendben, szabálytalan időközökben adták. Az impulzusok helye, száma és sorrendje a résztvevők számára ismeretlen volt. A jelek helyzetét a jeladás sorrendjében a rendezők rögzítették, ezeket tekintjük a körvizsgálat kijelölt (valós) értékeinek. Mint később, az értékelés közben kiderült, a gerjesztett szondák közül az egyik csatolása nem volt megfelelő. A gerjesztett jelek közül néhányat, kis amplitúdóval, csak egy résztvevő tudta érzékelni, ezért ennek a szondának a jeleit törölni kellett az értékelendő adatok közül. Hangforrás valódi helye (X,Y) Diff A résztvevőknek a lokalizált koordinátákat (x,y), a mérés kezdetétől eltelt időt (s), és a hozzá tartozó amplitúdót (db) kellett rögzíteni, továbbá meg kellett adni néhány adatot a mérés körülményeiből is. Ezeket az adatokat a rendezők a mérés után egy hónapon belül várták. AZ ÉRTÉKELÉS MÓDJA A helymeghatározás adatainak értékelését az említett szabvány [1] B mellékletében található ajánlásnak megfelelően, az eltérések számításával kezdtük. Kiszámítottuk azt a távolságot, aminek két végpontját a résztvevő mért koordinátái és a kijelölt érték koordinátái határoztak meg. Ez a távolság jellemzi a résztvevő helymeghatározási pontosságát. Az eltérés számítása az alábbi képlettel történt: ahol: (Diff) 2 = (x X) 2 + (y Y) 2 Diff = a koordináták által meghatározott pontok távolsága, x, y = a résztvevő által megadott koordináták, X, Y = az adat kijelölt (valós) értéke (meghatározását lásd később). Az Diff jelű eltérés értelmezését a 2. ábra magyarázza. (x,y) Hangforrás mért helye (0,0) Origo 2. ábra. Az eltérés értelmezése a koordináta rendszerben A számított eltérésnek nincs általánosan elfogadott értékelési követelménye. Az eltérések százalékos értékeit nem számítottuk ki, mert ennek értéke függ a bázis értékétől, ezért nem jellemző a mérés hibájára. A szabvány B melléklet ajánlása szerint számszerű mérési eredmények értékelését a Z pontszám (Z score) alapján lehet végezni. A Z pontszám számítása: 36

4 ahol: ܦ = D = az előző lépésben meghatározott, Diff -el jelölt eltérések átlaga, S = a változékonyság mérőszáma. Az értékelést az alábbi, általánosan elismert követelmények alapján végeztük: Z 2 megfelelő, 2 < Z < 3 kérdéses, Z 3 nem megfelelő. Amikor a Z számra vonatkozó követelményt az összes, Diff -el jelölt lokalizáció eltérésre külön-külön alkalmaztuk, a nagyobb eltérések esetén a Z pontszám extrém értékeket (>20) vett fel. Ez az eredmény mutatta meg, hogy rosszul alkalmaztuk a Z pontszámot. Az eredmények akkor lettek értelmezhetőek, amikor a Z pontszám meghatározásához az összes helymeghatározást egy mérési sorozatnak tekintettük. Ezt az értelmezést az indokolja, hogy a mérés elindulása után az akusztikus emissziós detektorok elhelyezésén, a csatolás minőségén, az AE berendezés érzékelési paraméterein nem lehet változtatni. Ezért résztvevőnként egy Z pontszámmal jellemezzük a vizsgálók teljesítményét. Mivel a résztvevők mérési eredményeit egy mérésnek értelmeztük, a Z pontszám számlálójába az eltérésnek átlagát kell behelyettesíteni. A képlet nevezőjében szereplő változékonysági mérőszámot az MSZ EN ISO/IEC 17043:2010 szabvány [1] B függelékének B pontja alapján, szakértői vélemény szerint, mint előírt értéket határoztuk meg. Az előírt szórás értékét a körvizsgálat szakértői, a koordinátorokkal egyetértésben, S = 30 mm értékben határozták meg. Az érték előírásánál figyelembe vett hatások: az általában használt detektorok átmérője, a detektorok rezonancia frekvenciája és a hangsebesség, a vizsgálattal szemben elvárt gyakorlati követelmények, a detektorok elrendezése és egymástól mért távolságuk, a vizsgálati darab geometriája. A KIJELÖLT ÉRTÉKEK A definíció szerint [2] a kijelölt érték a jártassági vizsgálat próbatestének tulajdonított sajátos tulajdonság. Jártassági vizsgálatunknál ez a tulajdonság az akusztikus jeladó kijelölt helyének koordinátái. Ezt a tulajdonságot korábbi szóhasználat szerint valós értéknek, vagy valódi értéknek neveztük. A résztvevők eredményeit a kijelölt értékeknek tekintett, a mért koordináták által meghatározott ponthoz hasonlítottuk. A koordináták kijelölt értékeit a tartály palástjának szélén felvett kezdőponttól (origó), mérőszalaggal mértük meg. Ettől az origótól mérték a résztvevők a szenzorok koordinátáit is, ugyanazzal a mérőszalaggal. Összesen 64 mesterséges impulzust kellett a résztvevőknek azonosítaniuk. Ezek közül 18 impulzus szondából indult, a többi ceruzahegy törésből. A pontszerűnek tekintett impulzusok helye ceruzahegy törés esetén a megadott pontban van. Hangimpulzusok adására használt gerjesztett szenzorok esetén a jeladás helyének a szenzor köralakú felületét tekintettük, melynek helyét a középpontja koordinátáival jellemeztük. A ceruzahegy törések helyei és a jeladó detektorok a tartályrepesztés vizsgálatára felszerelt szenzorok által kijelölt négyszögön belül helyezkedtek el. A résztvevők utólag, az értékelést tartalmazó összefoglaló jelentésben, táblázatos formában, megkapták a jeladások kijelölt értékeit. A mérés indításától eltelt idő adatával kapcsoltuk össze a résztvevők koordináta adatát a jeladó adatával. A RÉSZTVEVŐ LABORATÓRIUMOK VIZSGÁLA- TI EREDMÉNYEI A résztvevők eredményeinek teljes ismertetésére itt nem érdemes kitérni, csak az összesített eredményeket ismertetjük. A kijelölt értékeket a résztvevők mért értékeivel a mérés indítása óta eltelt idő segítségével kötöttük össze. Azonban az összetartozó adatok kiválasztásához be kellett vezetni a korrigált idő adatát is. Ezeket az adatokat a résztvevő idő adataiból kisebb-nagyobb elcsúsztatással kaptuk, annak függvényében, hogy melyik mérőcsoport mekkora késéssel indította mérését. Az összetartozó adatok azonosításánál kiderült, hogy jelentős számú impulzust nem észleltek a berendezések. A hiányzó adatok feltüntetésére az eredmények összehasonlíthatósága miatt van szükség. A hiány oka az, hogy a mérőberendezés az adott tesztimpulzust nem érzékelte, vagy érzékelte ugyan, de nem tudta lokalizálni. 37

5 A 2. táblázatban összefoglaltuk az elvégzett AE mérések lokalizálási teljesítményének jellemzőit. Az értékelés alapja a mesterséges impulzus valódi helye és számított helye közti különbség mm -ben kifejezett távolsága. A táblázatban láthatóak a résztvevők kódja szerinti oszlopokban a különbségek minimális és maximális értékei, átlaga és szórása. A nincs adat sorokban látható továbbá, hogy hány hangimpulzust nem vett észre a mérőberendezés, és ez a 64 db impulzus hány százaléka. 2. táblázat. Az eltérések statisztikai jellemzői és Z értékei Résztvevő kódja Minimum [mm] 0,8 1,4 9,9 1,4 1,0 Maximum [mm] 262,6 54,1 223,5 70,9 232,4 Átlag: D [mm] 26,7 16,5 67,9 35,6 13,2 Szórás [mm] 44,6 11,6 40,3 18,4 29,0 Nincs adat [db] Nincs adat [%] 3,1 20, ,3 4,7 2012/1 Z szám 0,89 0,55 2,26 1,19 0,44 Az adatok értékelése: Az egy mérésként értékelt helymeghatározási feladatot a résztvevők jól teljesítették. A Z pontszám, egy kivétellel, megfelelő értékelést ért el, a kérdéses értékelésű 2,26 érték is az akusztikus emissziós mérés esetén elfogadhatónak mondható. Hangimpulzusok lokalizálásának elmulasztása a 2 3 darabtól a 16 impulzusig terjed. A legnagyobb adat az összes impulzus negyed részét jelenti, ami valós vizsgálati körülmények között még elfogadható érték. A szervezők és értékelők szerint sikeres volt a körvizsgálat. A résztvevők teljesítették a követelményeket, többségében lokalizálták a mesterségesen keltett hangimpulzusokat. A lokalizálások pontosságát a Z pontszám követelményei alapján megfelelőnek értékeltük. ÖSSZEFOGLALÁS A meghirdetett akusztikus emissziós helymeghatározó jártassági vizsgálaton öt laboratórium vett részt. A lokalizációs feladat egyalkalmas jártassági vizsgálaton, egyidejű, közös feladat egyszeri megoldásával volt teljesíthető. A jártassági vizsgálat során 64 mesterséges hangjelzést kellett észlelni és lokalizálni egy tartály felületén. A mesterséges, jól definiált hangimpulzusok száma és elhelyezkedése ismeretlen volt a résztvevők előtt. Az összes beküldött mérési eredmény értékelhető volt. A mérési adatok elemzése alapján kijelenthetjük, hogy a résztvevők a mérési feladatot megfelelően oldották meg. HIVATKOZÁS [1] MSZ EN ISO/IEC 17043:2010 Megfelelőségértékelés. Jártassági vizsgálatok általános követelményei. (ISO/IEC17043:2010) 38